解题思路:(1)粒子在复合场中做直线运动,电场力与洛伦兹力平衡,根据平衡条件列式;将粒子的运动沿着水平和竖直方向正交分解,粒子水平方向一直做匀速运动,竖直方向匀加速,根据分位移公式列式求解;
(2)粒子沿半径方向射向磁场,一定沿半径方向离开磁场,根据几何关系画出轨迹,求出半径,再根据洛伦兹力提供向心力列式求解初速度.
(1)设粒子从左侧O1点射入的速度为v0,极板长为L
粒子在初速度方向上做匀速直线运动
L:(L−2R)=t0:
t0
2
解得
L=4R
在电场中做类似平抛运动,根据牛顿第二定律,有
a=
qE
m
水平方向:L−2R=v0•
t0
2
竖直方向:R=
1
2a(
t0
2)2
在复合场中作匀速运动:q
U
2R=qv0B
解得v0=
4R
t0 U=
8R2B
t0
(2)设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,粒子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为α,由几何关系可知:β=π-α=45°,r+
2r=R
因为R=
1
2
qE
m(
t0
2)2,所以[qE/m=
qv0B
m=
8R
t20]
根据向心力公式qvB=m
v2
r,解得 r=
2(
2−1)R
t0
所以,粒子两板左侧间飞出的条件为 0<v<
2(
2−1)R
t0
答:(1)两极板间电压U为
8R2B
t0;
(2)若欲使粒子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足条件为0<v<
2(
2−1)R
t0.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 本题关键是明确粒子的运动规律,画出运动轨迹,然后根据牛顿第二定律以及运动学公式列式分析求解.